物理必修 第二册第四章 机械能及其守恒定律第七节 生产和生活中的机械能守恒课后练习题

4.7生产和生活中的机械能守恒同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图，从距地面高H处由静止释放一小球，球与地面碰撞后反弹到H0高度处时速度减为零，不计地面与小球碰撞时机械能的损失，取地面处的重力势能为零，空气阻力大小恒定，下列描述该过程小球的速率v随时间t，重力势能Ep、动能Ek、机械能E随离地高度h的变化图像中，可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

2．如图所示，自由下落的小球，从它接触到竖直放置的轻质弹簧开始，一直到弹簧被压缩到最短的过程中，忽略空气阻力的影响，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（　　）

A．小球的动能先增大后减小

B．小球在刚接触弹簧时重力做功的瞬时功率最大

C．小球和地球组成的系统机械能守恒

D．弹簧对小球先做负功后做正功

3．游乐园中的竖直摩天轮在匀速转动时,其每个载客轮舱能始终保持竖直直立状(如图),一质量为m的旅行包放置在该摩天轮轮舱水平底板上．已知旅行包在最高点对地板的压力为0.8mg，下列说法正确的是

A．摩天轮转动过程中,旅行包所受合力不变

B．旅行包随摩天轮的运动过程中始终受到轮舱水平底板的摩擦力作用

C．旅行包随摩天轮运动到圆心等高处时受到的摩擦力为0.2mg

D．旅行包随摩天轮运动的过程中机械能守恒

4．如图所示，中国选手在男子3米板预赛中以431.60分的总成绩排名第一晋级半决赛.若其质量为m，他入水后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻大小恒为F，在水中下降高度h的过程中，他的(g为当地重力加速度)

A．重力势能减少了mgh

B．动能减少了Fh

C．机械能减少了(F+mg)h

D．机械能增加了Fh

5．把质量是0.3kg的小球放在竖立的轻质弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示．迅速松手，弹簧把球弹起，球升至最高位置C(图丙所示)，途中经过位置B时弹簧恰好处于自由状态(图乙所示)．已知B、A高度差为0.1m，C、B的高度差为0.2m，空气的阻力不计，取g =10m/s2．下列说法正确的是

A．在A位置，弹簧具有的弹性势能为0.9J

B．在B位置小球的动能最大

C．从A到C的运动过程，小球机械能守恒

D．从A到B的运动过程，小球的加速度逐渐减小

6．如图甲所示，将质量为m的小球以速度v0竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h．若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球，分别以同样大小的速度v0从半径均为R=h的竖直圆形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道，轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示．则质量分别为2m、3m、4m、5m的小球中，能到达的最大高度仍为h的是（小球大小和空气阻力均不计）（     ）

A．质量为4m的小球 B．质量为3m的小球

C．质量为2m的小球 D．质量为5m的小球

7．如图所示，在光滑的水平地面上有一个表面光滑的物块P，它的质量为M，一长为L的轻杆下端用光滑铰链连接于O点，O点固定于地面上，轻杆的上端连接着一个可视为质点的小球Q，它的质量为m，且M=5m，开始时，小球斜靠在物块左侧，它距地面的高度为h，物块右侧受到水平向左推力F的作用，整个装置处于静止状态.若现在撤去水平推力F，则下列说法中错误的是（　　）

A．物块先做加速运动，后做匀速运动

B．在小球和物块分离前，当轻杆与水平面的夹角为θ时，小球的速度大小

C．小球与物块分离时，小球一定只受重力作用

D．在小球落地之前，小球的机械能一直减少

8．如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由的运动过程中(       )

A．小球的机械能守恒

B．到c点时小球重力势能为0，弹簧弹性势能最大

C．小球的动能先从0增大，后减小到0，在b点时动能最大

D．小球的重力势能随时间一直减少

9．研究“蹦极”运动时，在运动员身上装好传感器，用于测量运动员在不同时刻下落的高度及速度．如图甲所示，运动员及所携带的全部设备的总质量为60kg，弹性绳原长为10m。运动员从蹦极台自由下落，根据传感器测到的数据，得到如图乙所示的速度—位移(v—t)图像．不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列判断正确的是

A．运动员下落运动轨迹为一条抛物线

B．运动员下落速度最大时绳的弹性势能也为最大

C．运动员下落加速度为0时弹性势能为0

D．运动员下落到最低点时弹性势能为18000J

10．如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板的左端，右端与小木块连接，且、及与地面之间接触面光滑，开始时和均静止，现同时对、施加等大反向的水平恒力和，从两物体开始运动以后的整个过程中，对、和弹簧组成的系统（整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），正确的说法是（　　）

A．由于、等大反向，故系统机械能守恒

B．由于、分别对、做正功，故系统动能不断增加

C．由于、分别对、做正功，故系统机械能不断增加

D．当弹簧弹力大小与、大小相等时，、的动能最大

11．如图，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态．现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中（   ）

A．圆环的机械能守恒

B．弹簧弹性势能变化了2mgL

C．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零

D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先变小后变大

12．如图所示，倾角=30o的粗糙斜面固定在水平地面上，长为l、质量为m、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将质量为M的物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（　　）

A．软绳重力势能减少了   

B．物块重力势能减少了   

C．软绳的机械能增加

D．物块的机械能增加

13．如图所示，将质量为mp=5m的重物P悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为mQ=3m的小物块Q，小物块Q套在竖直固定的光滑直杆上，固定光滑定滑轮与直杆的距离为L。现将小物块Q拉到与之连结的轻绳水平时由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是（　　）

A．小物块Q下滑距离L时，P、Q两物体的速度大小相等

B．小物块Q下滑某一位置时，与滑轮连结的轴对滑轮的作用力可能竖直向上

C．小物块Q能下降的最大高度为h=L

D．小物块Q下滑距离时，P的速度大小

14．如图，水平传送带两端点A、B间距离L=5m，传送带以v0=2m/s的速度（始终保持不变）顺时针运转。现将一质量为m=lkg的小煤块（可视为质点）无初速度地轻放至A点处，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为 0.2，g取10m/s2．由于小煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕． 则小煤块从A运动到B的过程中（　　）

A．小煤块从A运动到B的时间是

B．划痕长度是0.5m

C．皮带对物块的摩擦力做的功为10J

D．由于传送煤块而使电动机多输出的能量为4J

15．如图所示，一固定的四分之一光滑圆弧轨道与逆时针匀速传动的水平传送带平滑连接于N点，圆弧轨道半径为R。质量为m的小滑块自圆弧轨道最高点M由静止释放，滑块在传送带上运动一段时间后返回圆弧轨道，上升到最高点时距N点高度为。不计空气阻力，则以下说法错误的是（　　）

A．传送带匀速传动的速度大小为

B．经过足够长的时间，滑块最终静止于N点

C．滑块第一次在传送带上运动的整个过程中产生的热量为

D．滑块第三次在传送带上运动的整个过程中产生的热量为

二、填空题（共4题）

16．如图为竖直固定在水平地面上半径为的四分之三圆弧形细管，细管内壁光滑，开口端切线水平。一小球直径略小于细管的内径（可忽略不计），该小球自细管开口端的正上方点由静止释放，小球经细管端飞出并落在地面的点（未画出），小球通过端时恰好对管壁没有压力，则点距地面的高度为__________，点到端的的水平距离为____________。

17．光滑的水平桌面离地面高度为2L，在桌边缘，一根长L的软绳，一半搁在水平桌面上，一半自然下垂于桌面下。放手后，绳子开始下落。试问，当绳子下端刚触地时，绳子的速度是____。

18．一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，斜面固定于水平地面，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离，若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D，当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指未态动能减去初态动能）等于_____.滑块的重力势能的改变等于______,滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于_____。

19．为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的实验装置：质量为m1的木块A放在足够长的水平桌面上，细绳一端固定在A上，另一端绕过定滑轮悬挂质量为m2的钩码B．开始时细绳伸直，B离地面高度为h，由静止释放后，二者一起移动，B落地后（不反弹）A在水平桌面上继续运动一段距离，最后静止在P点．改变B离地面的初始高度h，测出每次A在桌面上移动的距离s和相应的h，记录的数据如右表．

（1）请在图的坐标系中描出上述数据对     应的点，并绘出相应的图线___________；

（2）若B从离地高度为44cm处由静止释放，则此次A在水平桌面上移动的距离为______cm；

（3）设该图线的斜率为k，则木块与桌面间的动摩擦因数的表达式为_____________．

（4）若实验中，每次测量h时，测量的都是B物体上端到地面的距离，这样按照上述方法计算出的动摩擦因数与真实值相比是________（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）

三、综合题（共4题）

20．如图,长为L的细线，一端固定在O点，另一端连接一质量为m的小球，把小球拉至A点由静止释放，此时细线与竖直方向的夹角为θ=60°，忽略阻力，求小球到达最低点B时的速度．

21．光滑的水平面上有两辆小车，甲车的质量m甲=0.5kg、乙车的质量m乙=2kg。当两车之间的距离小于3m时，两车之间产生2N的恒定斥力；大于3m时两车之间没有作用力。t=0时刻，甲车速度2m/s、乙车速度3m/s，两车在同一直线上相向运动。2s末两小车间产生斥力。求：

(1)t=0时刻，两小车间的距离x；

(2)相互作用过程中，两小车动能之和的最小值Ekm；

(3)两小车再次恢复到初始距离的过程中，甲车的路程s。

22．如图所示，在粗糙水平面上竖直固定半径为R＝10 cm的光滑圆轨道，质量为m＝4 kg的物块静止放在粗糙水平面上的A处，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4，A与B的间距L＝0.76 m，现对物块施加大小为F=25N，方向与水平方向成370角的恒定拉力，使其沿粗糙水平面做直线运动，到达B处将拉力F撤去，物块沿竖直光滑圆轨道运动，重力加速度g取10 m/s2，，物块可视为质点．求：

（1）物块到达与圆心等高处C处时的动能；

（2）试判断物块是否可以通过圆轨道最高点；若不能，物块离开圆轨道时距B点的高度是多少？（提示：在圆周运动过程中的任一点，质点所受的向心力与其速度的关系为）

23．如图所示，可视为质点的小物块质量为m=0.1kg，以一定的速度在光滑水平平台上向右运动，从平台右侧A点滑出后做平抛运动，恰好沿固定在竖直平面内、半径R=1.0m的圆弧形轨道BCD的B点的切线方向进入轨道，物块从轨道上D点飞出又回到圆弧形轨道BCD中，且不会从B点飞出，最终物块恰好静止在C点．已知C点为圆弧形轨道的最低点，A点、圆形轨道的圆心O和轨道上的D点这三个点在同一水平线上，轨道BC部分光滑、CD部分粗糙，A、B之间的高度差h=0.6m．不计空气阻力，g取10m／s2，计算结果均要求保留两位有效数字．求：

（1）A、B之间的水平距离；

（2）小物块第一次运动到C点时，对圆弧形轨道的压力大小；

（3）小物块在圆弧形轨道内运动过程中克服摩擦力所做的总功．

参考答案：

1．C

2．A

3．C

4．A

5．A

6．A

7．D

8．D

9．D

10．D

11．D

12．C

13．D

14．D

15．B

16．         

17．

18．     A-B+C-D     -C     A-B-D

19．          86          相同

20．

21．(1)13m；(2)5J；(3)21m

22．（1）3.6J；（2）16cm；

23．（1）0.9m；（2）3.7N ；（3）1.3J